JP2000281371A - Control of cracking depth in laser scoring - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスシートまた
は他の脆い材料を、最初にレーザビームで浅い切れ目を
付けること（以後、レーザスコアリングとも称する）に
より分割する方法に関するものである。より詳しくは、
本発明は、ガラスにおける熱応力の分布を制御する目的
のためにレーザビーム分布を変更し、形成される亀裂の
貫通深さを制御できるようにする方法に関するものであ
る。The present invention relates to a method of dividing a glass sheet or other brittle material by first making a shallow cut with a laser beam (hereinafter also referred to as laser scoring). More specifically,
The present invention relates to a method for modifying the laser beam distribution for the purpose of controlling the distribution of thermal stresses in the glass so that the penetration depth of the cracks formed can be controlled.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガラスシートを分割するプロセスにおい
てレーザが普通に用いられている。例えば、米国特許第
5,776,220号には、ガラスシートの表面に沿って、貫通
しない亀裂を伝搬させるためにレーザを使用することが
記載されている。この亀裂を形成するために、ガラス表
面は、レーザ加熱の後に急冷が行われるプロセスに施さ
れる。ガラスシート分割プロセスにおいてガラスに浅い
切れ目を付けるために作成された亀裂は、典型的に亀裂
またはベント亀裂と称される。この亀裂は、ガラスシー
トに浅い切れ目を付けるために用いられるので、典型的
にそのガラスシートの深さの途中までしか延在しない。
この様式において、ガラスシートは、亀裂の線に沿った
分割により、二つのより小さなシートに簡単にかつきれ
いに分割することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION Lasers are commonly used in the process of breaking glass sheets. For example, U.S. Patent No.
No. 5,776,220 describes the use of a laser to propagate non-penetrating cracks along the surface of a glass sheet. To form this crack, the glass surface is subjected to a process of quenching after laser heating. Cracks created to make shallow cuts in the glass in the glass sheet splitting process are typically referred to as cracks or vent cracks. Since the cracks are used to make shallow cuts in the glass sheet, they typically extend only halfway into the depth of the glass sheet.
In this manner, the glass sheet can be easily and neatly split into two smaller sheets by splitting along the line of the crack.
【０００３】亀裂は、ガラスシートの一方の表面に小さ
な切込みまたは刻みを付けることにより形成することが
できる。レーザビームがガラスシートに入射させられ、
これは前記切込みで開始される。次いで、このビーム
は、一般的に200-700ミリメートル毎秒の速度でガラス
に対して動かされる。レーザビームは、切れ目線の経路
を追跡するようにガラスを横切って移動させられる。レ
ーザビームがガラスの表面を加熱するときに、冷却液流
が、ガラス表面を横切るビームの動きに対して、レーザ
ビームの直後の地点に当てられる。加熱の後に急冷が行
われるこのプロセスによりガラスシートに応力が生じ、
この応力が、レーザおよび冷却液が移動する線に沿って
延在する亀裂を形成する。[0003] Cracks can be formed by making small cuts or notches in one surface of the glass sheet. A laser beam is made incident on a glass sheet,
This is started at the cut. The beam is then moved against the glass, typically at a speed of 200-700 millimeters per second. The laser beam is moved across the glass to follow the path of the break line. As the laser beam heats the surface of the glass, a flow of coolant is directed at a point immediately following the laser beam, relative to the movement of the beam across the glass surface. This process of quenching after heating creates stress in the glass sheet,
This stress forms a crack that extends along the line of travel of the laser and the coolant.
【０００４】スコアリングプロセスが急速に行われたと
きに、亀裂を形成する熱エネルギーがガラス表面の比較
的薄い領域に蓄積される。実例として、Ｄモードで作動
し、500ｍｍ毎秒の速度で移動するＣＯ2レーザを用いる
と、ほとんどの熱は、ガラス表面より下の500マイクロ
メートル未満の領域に包含される。レーザスコアリング
のこの特性により、ガラスの途中までしか延在しない亀
裂を形成することができる。[0004] When the scoring process is performed rapidly, thermal energy that forms cracks accumulates in relatively thin areas of the glass surface. Illustratively, operating in D mode, the use of CO 2 laser moving at 500mm per second rate, most of the heat, are included in the region of less than 500 micrometers below the glass surface. This property of laser scoring allows the formation of cracks that extend only part way through the glass.
【０００５】レーザ共振器内の電磁場の「形状」は、ミ
ラーの曲率、放電管の間隔と内径およびエネルギーの波
長に依存する。レーザにより形成されたビームの「形
状」は一般的に、二方向におけるビーム断面に亘って現
れる無光部分(レーザ光が生じない部分:null)の数に従
って分類される。ほとんどの目的にとっては、ガウス形
パワー分布を有する、無光部分のないビームが好まし
い。しかしながら、ガラス分割プロセスに関しては、１
つ以上の無光部分を有する非ガウス形モードを用いて、
レーザエネルギーをより均一にガラス表面に供給し、よ
り効果の高いレーザスコアリング速度を達成することが
できる。The "shape" of the electromagnetic field in the laser cavity depends on the curvature of the mirror, the spacing and inner diameter of the discharge tubes, and the wavelength of the energy. The “shape” of a beam formed by a laser is generally classified according to the number of non-light portions (portions where no laser light is generated: null) appearing across the beam cross section in two directions. For most purposes, a beam having a Gaussian power distribution and no dead portions is preferred. However, for the glass splitting process, 1
Using a non-Gaussian mode with more than one lightless part,
Laser energy can be more uniformly delivered to the glass surface to achieve a more efficient laser scoring speed.
【０００６】Ｄモードで作動するレーザが米国特許第5,
776,220号に記載されている。この特許をここに全て引
用する。図２は、本発明によるＤモードレーザビームの
パワー分布の断面を示している。より低いパワー分布の
中央領域の外側に位置する少なくとも一組の強度ピーク
を有する、そのような非ガウス形ビームが本発明におい
て好ましい。A laser operating in D mode is disclosed in US Pat.
No. 776,220. This patent is fully incorporated herein by reference. FIG. 2 shows a cross section of the power distribution of a D-mode laser beam according to the present invention. Such a non-Gaussian beam having at least one set of intensity peaks located outside the central region of the lower power distribution is preferred in the present invention.
【０００７】コンドラテンコ(Kondratenko)（国際特許
出願公開第WO93/20015号）により示されているように、
ガラスシートに入射するときのレーザビームに関する痕
跡形状は楕円形であってもよい。この楕円形痕跡の短軸
および長軸は典型的に、以下の関係を満たす： ａ＝0.2から2.0ｈ、かつ ｂ＝1.0から10.0ｈ、 ここで、ａは短軸の長さであり、ｂは長軸の長さであ
り、ｈはレーザスコアリングされているガラスシートの
厚さである。コンドラテンコによれば、ｂが10.0ｈより
も大きい場合には、切断プロセスの精度に問題が生じ
る。したがって、0.7ｍｍの厚さ（液晶ディスプレイ基
板に一般的な厚さ）を有するガラス基板に関して、コン
ドラテンコは、ビームスポットの長軸は7ｍｍの長さを
越えるべきではないことを教示している。As indicated by Kondratenko (International Patent Application Publication No. WO 93/20015),
The trace shape of the laser beam when entering the glass sheet may be elliptical. The minor and major axes of the elliptical signature typically satisfy the following relationship: a = 0.2 to 2.0 h, and b = 1.0 to 10.0 h, where a is the minor axis length and b Is the length of the long axis, and h is the thickness of the glass sheet being laser scored. According to Kondratenko, if b is greater than 10.0 h, there is a problem in the accuracy of the cutting process. Thus, for glass substrates having a thickness of 0.7 mm (typical thickness for liquid crystal display substrates), Kondratenko teaches that the major axis of the beam spot should not exceed a length of 7 mm.
【０００８】楕円形ビームを形成するために、Ｄモード
により生じるレーザビーム分布は典型的に、楕円形痕跡
を有するビームを形成するように二つの円柱レンズによ
り変換される。この楕円形ビームは、ガラス表面を直接
的に照射するのに用いられる。この技術を用いて、亀裂
の深さは典型的に、280ワットのビームによる115-118マ
イクロメートル、または330ワットのビームによる120-1
25マイクロメートルに及ぶ。[0008] To form an elliptical beam, the laser beam distribution produced by the D-mode is typically transformed by two cylindrical lenses to form a beam with an elliptical signature. This elliptical beam is used to directly illuminate the glass surface. Using this technique, the crack depth is typically 115-118 micrometers with a 280 watt beam, or 120-1 with a 330 watt beam.
Spans 25 micrometers.
【０００９】これらのレーザスコアリング技術は、粉塵
を生じない亀裂を形成することにより、良好な品質の分
割縁を提供する。この方法の信頼性および得られる品質
により、縁の割れ目の品質が望ましくは非常に高い、液
晶および他のフラットパネルディスプレイ基板の製造に
おいてレーザスコアリングが有用となる。さらに、自動
車の窓、装飾用鏡、または住居の窓のようなガラスシー
トの二次成形を必要とするほとんどの用途がレーザスコ
アリングを有利に用いることができる。These laser scoring techniques provide good quality dividing edges by forming dust-free cracks. The reliability and resulting quality of this method makes laser scoring useful in the manufacture of liquid crystals and other flat panel display substrates, where the quality of edge cracks is desirably very high. In addition, most applications that require the forming of glass sheets, such as automotive windows, decorative mirrors, or residential windows, can benefit from laser scoring.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
部材の取扱いが必要なある用途においては、スコアリン
グが行われているが、分割プロセスの前に、スコアリン
グされたガラスの取扱いにより、それらの部材が早まっ
て分割されてしまうかもしれない。この問題を防ぐ方法
の１つは、意図せずに分割されることが少ない浅い亀裂
を形成することである。しかしながら、以前に開示され
たレーザスコアリング方法では、レーザビームのパワー
または冷却水流の位置をどのように変化させても、亀裂
深さをそのように細かく制御したり、もしくは、ほぼ均
一な切れ目深さを形成することはできない。However, in some applications where the handling of glass members is required, scoring is performed, but prior to the splitting process, the handling of the scored glass may result in the handling of those members. May be prematurely split. One way to prevent this problem is to form shallow cracks that are less likely to be unintentionally split. However, with the previously disclosed laser scoring method, no matter how the power of the laser beam or the location of the cooling water flow is changed, such fine control of the crack depth or a substantially uniform cut depth is provided. Cannot be formed.
【００１１】したがって、レーザスコアリング技術によ
り形成される亀裂の貫通深さを制御する方法が必要とさ
れている。Therefore, there is a need for a method of controlling the penetration depth of a crack formed by a laser scoring technique.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、レーザスコアリング技術によりガラスシートに形
成される亀裂の貫通深さを制御する方法および装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling the penetration depth of cracks formed in a glass sheet by laser scoring techniques.
【００１３】本発明によれば、ガラスシートを、ガラス
シートの表面に沿って移動するレーザビームによりスポ
ット加熱して、亀裂を形成する。このレーザビームは、
楕円形ビームを形成するために１つ以上のレンズを通し
て伝達される。次いで、不透明シールドを用いて、楕円
形ビームの長軸の一方または両方の端部でこの楕円形ビ
ームを遮断して、ガラス表面を加熱するためにガラスシ
ートに沿って動かされる、端部が切断された楕円形ビー
ム（以下、切断楕円形ビームと称する）を形成する。冷
却液流が、加熱されたガラスのスポットに冷却ノズルか
ら向けられる。この冷却スポットと移動している切断楕
円形ビームとの間の冷却距離は制御される。この冷却距
離を変化させることにより、亀裂の貫通深さは制御さ
れ、レーザスコアリング技術およびガラス分割装置にお
けるこの種の制御に関する現在の必要性が解決される。According to the present invention, a glass sheet is spot-heated by a laser beam traveling along the surface of the glass sheet to form a crack. This laser beam
It is transmitted through one or more lenses to form an elliptical beam. An opaque shield is then used to cut off the elliptical beam at one or both ends of the long axis of the elliptical beam and move it along the glass sheet to heat the glass surface, cutting at the end. (Hereinafter, referred to as a cut elliptical beam). A coolant flow is directed from a cooling nozzle to a heated glass spot. The cooling distance between this cooling spot and the moving cutting elliptical beam is controlled. By varying this cooling distance, the penetration depth of the crack is controlled and solves the current need for laser scoring techniques and such control in glass splitting equipment.
【００１４】本発明のこれらと他の態様が、以下の詳細
な説明により明らかとなる。[0014] These and other aspects of the invention will become apparent from the following detailed description.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明を、以下、添付した図面に
示した実施の形態を参照してより詳細に説明する。以下
に説明する実施の形態は、例示のためのみに示されたも
のであり、本発明の概念をどのような特定の物理的形状
にも制限するものとして考えるべきではないことに留意
されたい。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail hereinafter with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments described below are given by way of example only and the concepts of the present invention should not be considered as limiting to any particular physical form.
【００１６】本発明は、レーザ分割技術を用いて所望の
分割線に沿ってガラスシートを破断する装置に関するも
のである。図１に示したように、本発明のガラス破断装
置において、ガラスシート10は上側主要表面11を有す
る。ガラスシート10には最初に、ガラスシート10の一方
の縁で亀裂開始点12を形成するために、ガラスシート10
の一方の縁に沿って切込みまたは切れ目が付けられる。
次いで、この亀裂開始点12を用いて、所望の分割線の経
路に沿ってガラスシート10を横切りレーザビーム16を移
動させることにより、亀裂20を形成する。レーザビーム
スポット16は、第１のビーム32を形成する、ＣＯ2レー
ザのようなレーザ30を用いることにより形成される。
「Ｄ」モードで作動したＣＯ2レーザは、図２に示した
ようなパワー分布のグラフを有するビームを形成する。
次いで、この第１のビーム32が、一組の円柱レンズのよ
うな１つ以上のレンズ34により変換されて、楕円形痕跡
38を有する第２のビーム36を形成してもよい。The present invention relates to an apparatus for breaking a glass sheet along a desired division line using a laser division technique. As shown in FIG. 1, in the glass breaking apparatus of the present invention, the glass sheet 10 has an upper major surface 11. The glass sheet 10 is first formed by forming a crack initiation point 12 at one edge of the glass sheet 10.
Are cut or cut along one edge of the
The laser beam 16 is then moved across the glass sheet 10 along the path of the desired parting line using the crack starting point 12 to form a crack 20. Laser beam spot 16 is formed by using a laser 30, such as a CO 2 laser, that forms a first beam 32.
CO 2 laser operating in the "D" mode, to form a beam having a graph of power distribution as shown in FIG.
This first beam 32 is then transformed by one or more lenses 34, such as a set of cylindrical lenses, to form an elliptical trace.
A second beam 36 having 38 may be formed.
【００１７】次いで、この第２のビーム36は、１つ以上
の不透明シールド40により端部が切断されて、第３のビ
ーム16を形成する。レーザビームエネルギーを吸収し、
消散させるどのような材料を用いてこの不透明シールド
40を形成しても差し支えない。カーボンシールドは、高
熱伝導率を示し、この点に関して効果的であるけれど
も、酸化温度が低いために、製造環境におけるカーボン
シールドの寿命が制限されてしまうかもしれない。不透
明シールド40を形成する代わりの材料としては、ほとん
どの高温セラミック材料が挙げられる。不透明シールド
40は、他の設備に影響を与えずに、生じる熱を消散させ
るほど十分に物理的に大きいべきである。典型的なシー
ルドは、4インチ平方（約10ｃｍ平方）で1/4インチ（約
0.6ｃｍ）厚である。第３のビーム37は、端部が切断さ
れた楕円形痕跡を有し、所望の分割線に沿ってガラスシ
ートを局部区域で加熱するのに用いられる。This second beam 36 is then truncated by one or more opaque shields 40 to form a third beam 16. Absorb laser beam energy,
This opaque shield using whatever material to dissipate
40 may be formed. Although carbon shields exhibit high thermal conductivity and are effective in this regard, the low oxidation temperature may limit the life of the carbon shield in a manufacturing environment. Alternative materials for forming the opacity shield 40 include most high temperature ceramic materials. Opacity shield
40 should be physically large enough to dissipate the heat generated without affecting other equipment. A typical shield is 4 inches square (about 10 cm square) and 1/4 inch (about 10 cm square).
0.6 cm) thick. The third beam 37 has an elliptical signature with a truncated end and is used to heat the glass sheet in localized areas along the desired parting line.
【００１８】スポット加熱されたガラスは、ビーム形
状、エネルギーおよび露出時間に依存する温度勾配およ
び分布により予め条件を整えられる。次に、ガラスシー
ト10は、ジェット22により施される冷却液24、好ましく
は水により急冷される。正確な熱バランス内で行われた
場合（ビーム分布、ビームエネルギー、加工速度、水の
容積および図においてｃとして示されたビームから後ろ
の水ノズルまでの距離を考慮すると）、ガラス表面をこ
のように急冷することにより、予め存在する開始点12か
ら亀裂20を生じ、この亀裂20を前記加工速度でガラス表
面に亘り伝搬させるのに十分な引張応力が発生する。The spot-heated glass is preconditioned by a temperature gradient and distribution that depends on beam shape, energy and exposure time. Next, the glass sheet 10 is quenched with a cooling liquid 24, preferably water, applied by a jet 22. When performed within the correct thermal balance (considering the beam distribution, beam energy, processing speed, water volume and distance from the beam, shown as c in the figure, to the back water nozzle), the glass surface will be Rapid quenching produces a crack 20 from the pre-existing starting point 12 and generates enough tensile stress to propagate this crack 20 over the glass surface at the processing speed.
【００１９】図３のＡに示したように、第２のビーム
は、長さａの短軸および長さｂの長軸を有する楕円形の
痕跡を形成する。本発明によれば、図３のＡの楕円形ビ
ームは、図３のＢに示したように長軸の一方の端部か
ら、または図３のＣに示したように両端から距離ｌのと
ころで端部を切断することができる。楕円形ビーム36
は、端部を切断する前に、20ｍｍよりも大きい、より好
ましくは、30ｍｍよりも大きい、最も好ましくは40-120
ｍｍ以上の長軸ｂを実際に有することができる。シール
ド40は、好ましくは、長軸に沿って測定して、第２のビ
ーム36の20-40パーセントを遮断するように設定されて
いてもよい。レーザビームスポット16の切断軸は、ガラ
スシート10に亘る所望の分割線の進行方向と整合され
る。As shown in FIG. 3A, the second beam forms an elliptical trace having a minor axis of length a and a major axis of length b. In accordance with the present invention, the elliptical beam of FIG. 3A is at a distance l from one end of the long axis as shown in FIG. 3B or from both ends as shown in FIG. 3C. The ends can be cut off. Oval beam 36
Before cutting the end, it is larger than 20 mm, more preferably larger than 30 mm, most preferably 40-120
It can actually have a major axis b of at least mm. The shield 40 may preferably be set to block 20-40 percent of the second beam 36, measured along the long axis. The cutting axis of the laser beam spot 16 is aligned with the direction of travel of the desired parting line across the glass sheet 10.
【００２０】薄い（1.1ｍｍ以下）ガラスシートに関し
て、レーザビームスポットの長軸の最適長さは、長軸ｂ
が好ましくは所望のレーザスコアリング速度毎秒の少な
くとも約10パーセントであるべきであるという点で、所
望の進行速度に関連することが分かった。したがって、
0.7ｍｍ厚のガラス上の500ｍｍの所望のレーザスコアリ
ング速度に関して、レーザの長軸は、好ましくは、少な
くとも約50ｍｍ長であるべきである。For a thin (1.1 mm or less) glass sheet, the optimal length of the major axis of the laser beam spot is:
Has been found to be related to the desired advancing speed in that it should preferably be at least about 10 percent of the desired laser scoring speed per second. Therefore,
For a desired laser scoring speed of 500 mm on 0.7 mm thick glass, the long axis of the laser should preferably be at least about 50 mm long.
【００２１】亀裂20は、切目線として機能するように、
ガラスシート10の表面11の以下に深さｄで途中までしか
延在しない。亀裂の深さ、形状および方向は、熱弾性応
力の分布により決定される。この熱弾性応力は、次い
で、以下のいくつかの要因に主に依存する：ビームスポ
ットのパワー密度、寸法および形状；基板材料を横切る
ビームスポットの相対的な移動速度；加熱された区域へ
の冷却液の供給の熱物理的特性、量および条件；並びに
亀裂を形成すべき材料の熱物理的および機械的特性、そ
の厚さ、およびその表面状態。The crack 20 functions as a score line,
It extends only halfway below the surface 11 of the glass sheet 10 at a depth d. Crack depth, shape and direction are determined by the distribution of thermoelastic stress. This thermoelastic stress then depends mainly on several factors: the power density, size and shape of the beam spot; the relative speed of movement of the beam spot across the substrate material; cooling to the heated area Thermophysical properties, quantities and conditions of the liquid supply; and thermophysical and mechanical properties of the material to be cracked, its thickness, and its surface condition.
【００２２】亀裂の深さを制御するために、本発明に従
って、切断楕円形ビーム16を用いてガラスシート10を加
熱する。これらの特定の痕跡を有するビームの特定の品
質の結果として、亀裂ｄの深さは、冷却液流が当たる地
点がレーザビームに対して移動するにつれ変化する。図
１は、レーザビームスポット16の後縁から、冷却液24が
ガラスシート10に当たるスポットまでの冷却距離ｃを示
している。レーザビームにより照射された地点により近
い地点でガラスシート10を冷却することによって冷却距
離ｃを変化させると、冷却距離ｃが大きくなるように選
択された冷却スポットを用いたことにより形成された亀
裂よりも、浅い亀裂が形成される。To control the depth of the cracks, the glass sheet 10 is heated using a cut elliptical beam 16 in accordance with the present invention. As a result of the particular quality of the beam having these particular imprints, the depth of the crack d changes as the point of impact of the coolant flow moves with respect to the laser beam. FIG. 1 shows a cooling distance c from the trailing edge of the laser beam spot 16 to a spot where the cooling liquid 24 hits the glass sheet 10. When the cooling distance c is changed by cooling the glass sheet 10 at a point closer to the point irradiated by the laser beam, the crack formed by using the cooling spot selected so that the cooling distance c becomes larger is obtained. Even shallow cracks are formed.
【００２３】実例として、楕円形ビームがレーザ30およ
び円柱レンズ34により生じる。このビームは、1.5ｍｍ
の短軸および90ｍｍの長軸を有する。本発明によれば、
不透明シールド40がレンズ34とガラスシート10との間に
配置され、そのために、長軸の制限で18ｍｍの領域が遮
断され、端部が切断された楕円形レーザビームスポット
16がガラスシートに入射する。図４に示したように、レ
ーザビームパワーの一部が不透明シールドにより遮断さ
れるので、遮断されていないビームにより生じるエネル
ギーと同等のガラス表面11に切断エネルギーを生じるた
めには、より高いパワー設定値でレーザ30を作動させる
必要がある。Illustratively, an elliptical beam is produced by laser 30 and cylindrical lens 34. This beam is 1.5mm
And a major axis of 90 mm. According to the present invention,
An opaque shield 40 is placed between the lens 34 and the glass sheet 10 so that an 18 mm area is blocked off at the limit of the long axis and an elliptical laser beam spot with a truncated end
16 enters the glass sheet. As shown in FIG. 4, since a portion of the laser beam power is blocked by the opaque shield, higher power settings are required to produce cutting energy on the glass surface 11 that is equivalent to the energy generated by the unblocked beam. It is necessary to operate the laser 30 with the value.
【００２４】図５のグラフに示したように、遮断ビーム
を用いてガラスシートを加熱した場合、形成される亀裂
の深さは、冷却距離が変化するにつれ著しく変化する。
例えば、320ワットの遮断されたビームに関しては、ノ
ズルが、遮断ビームがガラスシートに入射するスポット
から5ｍｍ後ろに位置する場合、亀裂深さは約100マイク
ロメートルである。ノズルを調節して12ｍｍの冷却距離
を生じることにより、亀裂深さは、約110マイクロメー
トルまで上昇する。As shown in the graph of FIG. 5, when a glass sheet is heated using a blocking beam, the depth of the cracks formed changes significantly as the cooling distance changes.
For example, for a 320 Watt interrupted beam, if the nozzle is located 5 mm behind the spot where the interrupted beam is incident on the glass sheet, the crack depth is about 100 micrometers. By adjusting the nozzle to produce a cooling distance of 12 mm, the crack depth increases to about 110 micrometers.
【００２５】次いで、ガラスシート10のより小さなシー
トへの最終的な分割を、亀裂20の元で曲げモーメントを
加えることにより行う。そのような曲げは、従来の曲げ
装置（図示せず）およびより一般的な機械的表面スコア
リング方法を用いたプロセスにおいてガラスシートを分
割するのに用いられるような技術を用いて行うことがで
きる。The final division of the glass sheet 10 into smaller sheets is then performed by applying a bending moment under the crack 20. Such bending can be performed using techniques such as those used to break glass sheets in processes using conventional bending equipment (not shown) and more general mechanical surface scoring methods. .
【００２６】ガラス分割操作に用いられるレーザビーム
30は、切断すべきガラスの表面を加熱できるべきであ
る。その結果、レーザ照射は、好ましくは、ガラスが吸
収できる波長にある。このためには、その放射線は好ま
しくは、9-11マイクロメートルの波長を有するＣＯ2レ
ーザ、5-6マイクロメートルの波長を有するＣＯレー
ザ、2.6-3.0マイクロメートルの波長を有するＨＦレー
ザ、または約2.9マイクロメートルの波長を有するエル
ビウムＹＡＧレーザのビームのような2マイクロメート
ルを越える波長の、赤外範囲にあるべきである。現在の
実験のほとんどは150-300ワット範囲のパワーを有する
ＣＯ2レーザを用いているが、より高いパワーのレーザ
をうまく用いることができると考えられる。Laser beam used for glass dividing operation
30 should be able to heat the surface of the glass to be cut. As a result, the laser irradiation is preferably at a wavelength that the glass can absorb. For this purpose, the radiation preferably, CO 2 laser having a wavelength of 9-11 micrometers, CO laser having a wavelength of 5-6 microns, HF laser with a wavelength of 2.6-3.0 microns, or about, It should be in the infrared range, at wavelengths greater than 2 micrometers, such as the beam of an erbium YAG laser having a wavelength of 2.9 micrometers. Most of the current experiments use CO 2 lasers with powers in the 150-300 watt range, but it is believed that higher power lasers can be used successfully.
【図１】本発明によるガラスシートレーザスコアリング
を説明する概略図FIG. 1 is a schematic diagram illustrating glass sheet laser scoring according to the present invention.
【図２】標準的なＤモードレーザビームのパワー分布を
示すグラフFIG. 2 is a graph showing a power distribution of a standard D-mode laser beam.
【図３】本発明によるレーザビームの痕跡を示す図FIG. 3 shows a trace of a laser beam according to the present invention.
【図４】本発明によりガラスに分布した切断楕円形ビー
ムのパワーを示すグラフFIG. 4 is a graph showing the power of a truncated elliptical beam distributed on glass according to the present invention.
【図５】本発明によりガラス基板に形成された亀裂の深
さを示すグラフFIG. 5 is a graph showing the depth of a crack formed in a glass substrate according to the present invention.
10 ガラスシート 12 開始点 20 亀裂 22 ノズル 24 冷却液 30 レーザ 32 第１のレーザビーム 34 円柱レンズ 36 第２のレーザビーム 37 第３のレーザビーム 40 遮断シールド 10 Glass sheet 12 Starting point 20 Crack 22 Nozzle 24 Coolant 30 Laser 32 First laser beam 34 Cylindrical lens 36 Second laser beam 37 Third laser beam 40 Shield
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ ウィリアム ブラウン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ペインテッド ポスト アーウィン ス トリート 51 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) James William Brown, Inventor, New York, USA 14870 Painted Post Irwin Treat 51
Claims (18)
ことによりガラスに浅い切り目を付ける方法であって、 レーザを作動させて第１のビームを形成し、 該第１のビームを１つ以上のレンズにより変換して、前
記ガラスに入射する場所で長軸と短軸を有する細長い楕
円形ビームスポットを有する第２のビームを形成し、 該第２のビームの少なくとも一方の端部に対応する該第
２のビームの一部を物理的に遮断して、該第２のビーム
のスポットの長軸を減少させ、第３のビームを形成し、 該第３のビームを前記ガラスの表面を横切り移動させ
て、加熱されたガラスを形成し、ここで、移動している
第３のビームが前縁および後縁を有し、 該移動している第３のビームの後縁から所定の距離で、
前記加熱されたガラス上に冷却液をノズルから流して、
該ガラス中に亀裂を形成する各工程を含むことを特徴と
する方法。1. A method for making a shallow cut in glass by passing a laser beam over a surface thereof, the method comprising: activating a laser to form a first beam; Converting by a lens to form a second beam having an elongated elliptical beam spot having a major axis and a minor axis at a location incident on the glass, the second beam corresponding to at least one end of the second beam; Physically blocking a portion of the second beam, reducing the major axis of the spot of the second beam to form a third beam, and moving the third beam across the surface of the glass To form heated glass, wherein the moving third beam has a leading edge and a trailing edge, at a predetermined distance from the trailing edge of the moving third beam,
Flowing a cooling liquid from the nozzle onto the heated glass,
A method comprising the steps of forming a crack in said glass.
の深さの制御を行う工程を含むことを特徴とする請求項
１記載の方法。2. The method according to claim 1, further comprising the step of changing the predetermined distance to control the depth of the crack.
特徴とする請求項１記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein said laser comprises a CO 2 laser.
ことを特徴とする請求項１記載の方法。4. The method of claim 1, wherein said laser is operated in a D mode.
約200ミリメートル毎秒から約700ミリメートル毎秒まで
の速度で動かされることを特徴とする請求項１記載の方
法。5. The method of claim 1, wherein the third beam is moved at a speed of about 200 millimeters per second to about 700 millimeters per second with respect to the glass.
変換するのに二つの円柱レンズが用いられることを特徴
とする請求項１記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein two cylindrical lenses are used to convert the first beam into the second beam.
スポットの一方の端部に対応する領域で物理的に遮断さ
れていることを特徴とする請求項１記載の方法。7. The method of claim 1, wherein the second beam is physically blocked at an area corresponding to one end of a spot of the second beam.
スポットの両方の端部に対応する領域で物理的に遮断さ
れていることを特徴とする請求項１記載の方法。8. The method of claim 1, wherein the second beam is physically blocked at areas corresponding to both ends of the spot of the second beam.
ームの前記端部が遮断された後に約20パーセントから約
40パーセントまで減少していることを特徴とする請求項
１記載の方法。9. The method according to claim 9, wherein a major axis of the second beam is between about 20 percent and about 20 percent after the end of the second beam is interrupted.
2. The method of claim 1 wherein said method is reduced to 40 percent.
約100ミリメートルから約120ミリメートルまでの間か
ら、該第２のビームの前記端部が遮断された後の約50ミ
リメートルから約80ミリメートルまで減少していること
を特徴とする請求項１記載の方法。10. The long axis of the second beam may range from about 100 millimeters to about 120 millimeters before interruption, and from about 50 millimeters to about 50 millimeters after the end of the second beam is interrupted. The method of claim 1 wherein said method is reduced to 80 millimeters.
あって、 a) 所望の分割線でガラスシートに亘りレーザビームを
移動させ、該レーザビームが、前記ガラスシートに入射
する端部が切断された楕円形ビームスポットを有し、該
ビームスポットが長軸と短軸の寸法を有し、該長軸の寸
法が前記分割線と整合されており、 b) 前記所望の分割線に沿って、前記レーザビームの後
ろの所定の距離で、前記ガラスシートに亘り冷却液を流
して、部分的な深さの亀裂を伝搬させ、 c) 該亀裂に沿って前記ガラスシートを分割する各工程
を含むことを特徴とする方法。11. A method of splitting a flat glass sheet, comprising: a) moving a laser beam across the glass sheet at a desired parting line, the laser beam being cut at the end where it enters the glass sheet. An elliptical beam spot, the beam spot having major and minor axis dimensions, the major axis dimension being aligned with the parting line, b) along the desired parting line, Flowing a coolant across the glass sheet at a predetermined distance behind the laser beam to propagate a partial depth crack; c) dividing the glass sheet along the crack. A method comprising:
ポットが、楕円形ビームスポットの端部に対応する前記
レーザビームの一部を遮断して、該ビームスポットの長
軸を減少させることにより形成されることを特徴とする
請求項１１記載の方法。12. The truncated elliptical beam spot cuts off a portion of the laser beam corresponding to an end of the elliptical beam spot and reduces the major axis of the beam spot. The method of claim 11, wherein the method is formed.
部に対応する前記レーザビームの部分が遮断されている
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。13. The method of claim 12, wherein a portion of the laser beam corresponding to each end of the elliptical beam spot is blocked.
の深さの制御を行う工程を含むことを特徴とする請求項
１１記載の方法。14. The method of claim 11, further comprising changing the predetermined distance to control the depth of the crack.
り発生されることを特徴とする請求項１１記載の方法。15. The method of claim 11, wherein said laser beam is generated by a CO 2 laser.
されるレーザにより発生されることを特徴とする請求項
１１記載の方法。16. The method of claim 11, wherein said laser beam is generated by a laser operated in D-mode.
に対して約200ミリメートル毎秒から約700ミリメートル
毎秒までの速度で動かされることを特徴とする請求項１
１記載の方法。17. The method of claim 1, wherein the laser beam is moved relative to the glass sheet at a speed from about 200 millimeters per second to about 700 millimeters per second.
The method of claim 1.
形ビームスポットの端部が切断される前の長軸と比較し
て約20パーセントから約40パーセントまで減少している
ことを特徴とする請求項１１記載の方法。18. The laser beam according to claim 18, wherein a major axis of the laser beam is reduced from about 20 percent to about 40 percent as compared to a major axis before the end of the elliptical beam spot is cut. The method of claim 11.
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